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Entropische Kräfte zwischen regelmäßig-hochverzweigten Polymeren: Simulation und Theorie von wechselwirkenden Dendrimeren

Methode: Computersimulationen, Statistisch-Thermodynamische Methoden, Umbrella-Sampling

Theoretisch und experimentell kann man zeigen, dass große Partikel in einer Umgebung von kleineren Partikeln (Lösung) oder Polymerketten eine attraktive entropische Wechselwirkung bei Annäherung aufeinander ausüben können [1]. Die Ursache hierfür ist der Zuwachs an Entropie für das Gesamtsystem bei kleinen Partikelabständen. In vorläufigen Untersuchungen wurden ähnliche Wechselwirkungen auch zwischen regelmäßig-hochverzweigten Polymeren, sogenannten Dendrimeren[2], in einer Lösung von linearen Polymerketten beobachtet. Eine theoretische Beschreibung und Modellierung der Wechselwirkung von Dendrimeren zueinander ist Teil aktueller Forschung mit praxisrelevanter Anwendung. Im Rahmen der Bachelor-Arbeit soll mit Hilfe von Computersimulationen mit dem Bindungs-Fluktuations-Modell [3] die Wechselwirkung von Dendrimeren unterschiedlicher Größe und Struktur in einer Umgebung untersucht werden, in der entropische Anziehungskräfte (depletion attraction) auftreten können.

Literatur:

[1] X. Cao, H. Merlitz, C. Wu und J.-U- Sommer, PRE 84, 1 (2011)
[2] M. Ballauf und C. Likos, Angewandte Chemie, 116, 3060 (2004)
[3] H. P. Deutsch und K. Binder, J. Chem. Phys. 94, 2294 (1991)

Schlüsselwörter: Depletion Forces, Entropische Kräfte, Polymerketten, Dendrimere, Monte Carlo Simulation, Bindungs-Fluktuations-Modell, Umbrella Sampling

Betreuer: Prof. Dr. Jens-Uwe Sommer, Martin Wengenmayr

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